專利名稱：一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油井水泥早強(qiáng)劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑。
背景技術(shù)：
隨著石油天然氣勘探開發(fā)的深入，長(zhǎng)封固大溫差井也越來越多，這些井多數(shù)采用一次性固井，施工時(shí)間長(zhǎng)，這就需要水泥漿具有稠化時(shí)間長(zhǎng)、頂部強(qiáng)度高的性能。水泥漿稠化時(shí)間決定了緩凝劑的添加量，絕大多數(shù)緩凝劑加量大了自然影響頂部強(qiáng)度的發(fā)展。常用的早強(qiáng)劑有無機(jī)鹽類和有機(jī)化合物類，無機(jī)鹽類中氯化物是最常用的油井水泥早強(qiáng)劑，其它如碳酸鹽、硅酸鹽、鋁酸鹽、硫代硫酸鹽以及鈉、鉀、銨的氫氧化物也都是油井水泥早強(qiáng)劑；有機(jī)早強(qiáng)劑包括甲酸鈣、甲酰銨、草酸和三乙酰胺等。目前，國(guó)內(nèi)早強(qiáng)劑有很多，為了降低成本，絕大多數(shù)早強(qiáng)劑里都添加氯化鈣，但由于氯化鈣在和水泥漿混拌的最初幾個(gè)小時(shí)內(nèi)放熱速率高，使其地層與套管溫度升高，套管膨脹，后期容易引發(fā)層間竄流，而且使水泥漿動(dòng)切力增大，塑性粘度升高，初始稠度增大，使現(xiàn)場(chǎng)泵送困難，甚至出現(xiàn)“閃凝”現(xiàn)象，使水泥漿無法泵注；另外，氯化鈣還會(huì)使水泥石體積收縮增大、滲透率升高和防硫酸鹽腐蝕能力下降。其他的早強(qiáng)劑在低密度體系里，對(duì)抗壓強(qiáng)度有提高，但是對(duì)稠化時(shí)間的影響也比較明顯，導(dǎo)致緩凝劑加量增大，增加水泥漿配方調(diào)試的難度，浪費(fèi)人力、物力，同時(shí)也增加了成本；且現(xiàn)有其他的早強(qiáng)劑都是在低溫下提高強(qiáng)度，縮短稠化時(shí)間。現(xiàn)有早強(qiáng)劑和復(fù)合型早強(qiáng)劑的主要缺點(diǎn)為I、原料多樣,生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng),效率低；2、適用溫度偏低，主要針對(duì)淺井和表層低溫固井；3、高溫下對(duì)稠化時(shí)間影響明顯；4、對(duì)頂部強(qiáng)度的發(fā)展作用小。為此，急需開發(fā)一種在高溫下既對(duì)稠化時(shí)間無影響又對(duì)頂部強(qiáng)度發(fā)展有利的早強(qiáng)劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種成本低、中溫下有助于降低水泥漿API失水量、高溫下對(duì)低密度水泥漿稠化時(shí)間無影響且能有效提高頂部抗壓強(qiáng)度的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉 I. 2 2.8，堿式氯化鋁 0.2 2，硝酸鈉0.2 0.6，微硅0. 2 1，
鋁酸鈣0 0.2。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明針對(duì)水泥石在中高溫情況下早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢， 影響鉆井周期的具體情況，研制開發(fā)了由多種無機(jī)化合物按一定的比例復(fù)配而成的早強(qiáng)劑。其具有雙重早強(qiáng)作用，高溫下它能在不影響稠化時(shí)間的情況下明顯地提高水泥石的早期強(qiáng)度，解決了中高溫環(huán)境下水泥石早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢的現(xiàn)狀，并且與其他外加劑配伍性好；同時(shí)中溫下有助于控制水泥漿的失水量，降低了降失水劑的加量，節(jié)約了成本?？偠灾景l(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、原料簡(jiǎn)單，購(gòu)買方便，價(jià)格便宜，節(jié)約成本；2、屬于復(fù)合早強(qiáng)劑，復(fù)配工序簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率高；3、中溫下有助于降低水泥漿API失水量；4、高溫下對(duì)低密度水泥漿稠化時(shí)間無影響且能有效提高頂部抗壓強(qiáng)度；5、與各種外加劑配伍性好，易于水泥漿調(diào)配。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述實(shí)施例I —種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉2. 8，堿式氯化鋁0. 2，硝酸鈉0. 4，微硅0.4，鋁酸鈣0.2。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為16. 78MPa ;本實(shí)施例為本發(fā)明的最佳實(shí)施例。實(shí)施例2 一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉1.2，堿式氯化鋁1.2，硝酸鈉0. 6，微硅I。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為13. 792MPa。實(shí)施例3 一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉1.2，堿式氯化鋁2，硝酸鈉0. 4，微硅0. 2，
鋁酸鈣0.2。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為2. 4MPa。實(shí)施例4
一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2，
堿式氯化鋁I. 2,
硝酸鈉0. 4,
微娃0. 2,
鋁酸鈣0. 2。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4
100取樣制成
樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為15. 04MPa。實(shí)施例5
一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2. 8,
堿式氯化鋁0. 2,
硝酸鈉0. 6,
微娃0. 3,
鋁酸鈣0. I。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4
100取樣制成
樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為13. 27MPa。實(shí)施例6 一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉2.8，堿式氯化鋁0. 2，硝酸鈉0. 6，微硅0. 4。將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為13. 972MPa。實(shí)施例7
一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2. 6,
堿式氯化鋁0. 2,
硝酸鈉0. 6,
微娃0. 4,
鋁酸鈣0. 2。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4
100取樣制成
樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為13. 216MPa。
實(shí)施例8
一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為
硫代硫酸鈉2. 8,
堿式氯化鋁0. 2,
硝酸鈉0. 2,
微娃0. 6,
鋁酸鈣0. 2。
將按上述配方制成的油井水泥中高溫早強(qiáng)劑和水泥按重量比為4 100取樣制成樣品，樣品在養(yǎng)護(hù)溫度為61°C、養(yǎng)護(hù)時(shí)間為8小時(shí)的條件下達(dá)到的抗壓強(qiáng)度為14. 902MPa。
本發(fā)明的早強(qiáng)劑由無機(jī)鹽硫代硫酸鈉、堿式氯化鋁、硝酸鈉、微硅、硫酸鈣復(fù)配而
成。硫代硫酸鈉價(jià)格便宜，可降低生產(chǎn)成本；堿式氯化鋁解決了以往早強(qiáng)劑使水泥漿動(dòng)切力增大、塑性粘度升高、初始稠度增大，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)泵送困難的問題；硝酸鈉、微硅、硫酸鈣的加入提高了水泥石的致密性，保證了超高溫下強(qiáng)度不衰退。為驗(yàn)證本發(fā)明的強(qiáng)度性能和綜合性能，以下結(jié)合對(duì)比實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明下列實(shí)驗(yàn)樣品各組分的重量百分比以100%的水泥的重量為基準(zhǔn)。樣品I :A廠G級(jí)油井水泥+44%水樣品2 :A廠G級(jí)油井水泥+44%水+4%油井水泥中高溫早強(qiáng)劑樣品3 :B廠G級(jí)油井水泥+44%水+4%油井水泥中高溫早強(qiáng)劑樣品4 :A廠G級(jí)油井水泥+33%水+8%降失水劑+0. 5%緩凝劑+0. 2%消泡劑樣品5 :A廠G級(jí)油井水泥+36 %水+8 %降失水劑+0. 5 %緩凝劑+0.2%消泡劑 +2%油井水泥中高溫早強(qiáng)劑樣品6 :A廠G級(jí)油井水泥+55%粉煤灰+8%微硅+20%超細(xì)水泥+5%防竄劑+7% 多功能防竄劑+48%水+12%降失水劑+1. 2%高溫緩凝劑+0. 2%消泡劑樣品7 :A廠G級(jí)油井水泥+55%粉煤灰+8%微硅+20%超細(xì)水泥+5%防竄劑+7% 多功能防竄劑+50 %水+12 %降失水劑+1. 2 %高溫緩凝劑+0.2%消泡劑+3 %油井水泥中高溫早強(qiáng)劑。分別對(duì)各樣品性能進(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)果如下表I強(qiáng)度性能
權(quán)利要求
1. 一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，其特征在于它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉I. 2 2. 8，堿式氯化鋁0. 2 2，硝酸鈉0. 2 0. 6，微娃0. 2 1，鋁酸鈣0 0. 2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種油井水泥中高溫早強(qiáng)劑，它包含以下組分，且各組分的重量比為硫代硫酸鈉1.2～2.8，堿式氯化鋁0.2～2，硝酸鈉0.2～0.6，微硅0.2～1，鋁酸鈣0～0.2。本發(fā)明的有益效果是高溫下它能在不影響稠化時(shí)間的情況下明顯地提高水泥石的早期強(qiáng)度，解決了中高溫環(huán)境下水泥石早期強(qiáng)度發(fā)展緩慢的現(xiàn)狀，并且與其他外加劑配伍性好；同時(shí)中溫下有助于控制水泥漿的失水量，降低了降失水劑的加量，節(jié)約了成本。
文檔編號(hào)C09K8/467GK102533235SQ201210001059
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者盧成輝, 史芳芳, 李勇, 祝成 申請(qǐng)人:成都?xì)W美科石油科技股份有限公司